SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO

Definición.

El sistema de soldadura automática por Arco Sumergido permite

la máxima velocidad de deposición de metal, entre los sistemas

utilizados en la industria, para producción de piezas de acero de

mediano y alto espesor (desde 5 mm. aproximadamente) que puedan

ser posicionadas por soldar en posición plana u horizontal: vigas y

perfiles estructurales, estanques, cilindros de gas, bases de máquinas,

fabricación de barcos, etc. También puede ser aplicado con grandes

ventajas de relleno de ejes, ruedas de ferrocarriles y polines.

En el sistema de soldadura por Arco Sumergido, se utiliza un

alambre sólido recubierto por una fina capa de cobrizado para evitar

su oxidación y mejorar el contacto eléctrico.

Generalmente contiene elementos desoxidantes, que junto a los

que aporta él fúndente, limpian las impurezas provenientes del metal

base o de la atmósfera y aportan elementos de aleación

seleccionados según sean las características químicas y mecánicas

del cordón de soldadura que se desee.

EL EQUIPO.

El siguiente es el diagrama de los componentes de un equipo

de soldadura de arco sumergido.

1- Fuente de poder de CC o CA

(100% ciclo de trabajo).

2- Sistema de control.

3- Porta carrete de alambre.

4- Alambre-electrodo.

5- Tobera para boquilla.

6- Recipiente porta-fundente.

7- Metal base.

8- Fúndente.

9- Alimentador de alambre

VENTAJAS

Entre las principales ventajas podemos citar:

a) Alta velocidad y rendimiento: con electrodos de 5/32” y 3/16” a

800 y 1000 Amperes, se logra depositar hasta 15 Kg de soldadura

por hora. Con electrodos de ¼” y 1300 Amperes, se depositan

hasta 24 kg. Por hora (tres a cuatro veces más rápido que en la

soldadura manual).

b) Propiedades de la soldadura: Este proceso permite obtener

depósitos de propiedades comparables o superiores a las del metal

base.

c) Rendimiento: 100%.

d) Soldaduras homogéneas.

e) Soldaduras 100% radiograficas.

f) Soldaduras de buen aspecto y penetración uniforme.

g) No se requieren protecciones especiales.

DESCRIPCIÓN DEL PROCESO

De los métodos de soldadura que emplean electrodo continuo,

el proceso de arco sumergido desarrollado simultáneamente en

EE.UU. y Rusia a mediados de la década del 30,es uno de los mas

difundidos universalmente.

Es un proceso automático, en el cual, como lo indica la figura,

un alambre desnudo es alimentado hacia la pieza. Este proceso se

caracteriza por que el arco se mantiene sumergido en la masa de

fúndente, provisto desde la tolva, que se desplaza delante del

electrodo.

De esta manera el arco resulta invisible, lo que constituye una

ventaja, ya que evita el empleo de elementos de protección contra la

radiación ultravioleta y infrarroja, que son imprescindible en otros

casos.

Las corrientes utilizadas en este proceso varían en un rango

que va desde los 200 hasta los 2000 amperes, y los espesores que es

posible soldar varían entre 5 mm y hasta mas de 40mm.

Usualmente se utiliza corriente continua con electrodo positivo,

cuando se trata de intensidades inferiores a los 1000 amperes,

reservándose el uso de corriente alterna para intensidades mayores, a

fin de evitar el fenómeno conocido como soplo magnético.

El proceso se caracteriza por sus elevados regímenes de

deposición y es normalmente empleado cuando se puede soldar

grandes espesores de acuerdo al carbono o de baja aleación.

CLASIFICACIÓN DE ELECTRODOS SEGÚN AWS

Según la AWS, los alambres se clasifican por dos letras y dos

números, que clasifican la composición química de ellos:

EX XX

Letras dígitos

“E” significa electrodo para soldadura de arco

“X” significa el compuesto máximo de manganeso, o sea:

L : 0.60% Mn max.(bajo contenido de manganeso)

M: 1.25% Mn max. (contenido medio de manganeso)

H : 2.25% Mn max. (alto contenido de manganeso)

“XX” números que indican el contenido aproximado de carbono en

centésimos de 1%

Si hay un sufijo K este indica un acero o silicio muerto.

Nota: Los alambres se entregan en rollos de 25 Kg.

Aproximadamente y con un diámetro interior de 300 mm.

Se pueden encontrar en el mercado con los siguientes

diámetros: 5/64”, 3/32”, 7/64”, 1/8”, 5/32”y 1/4".

CLASIFICACIÓN DE FUNDENTES SEGÚN AWS.

Según la AWS el fúndente es clasificado en base a las

propiedades mecánicas del deposito, al emplear una determinada

combinación fúndente – alambre.

Indica Fúndente

Indica la resistencia mínima a la tracción que debe ser obtenida en

el metal depositado con el fúndente y electrodo utilizado.

Indica la condición de tratamiento térmico en que el depósito

fue sometido a ensayo. “A”: sin tratamiento térmico;

“P” con tratamiento térmico.

Indica temperatura mas baja a la cual el metal depositado

tiene una resistencia al impacto.

Clasificación del electrodo (según clasificación AWS)

FF XX XX XX - - E X X XE X X X

Tabla de regulación para soldadura en aceros de mediana y baja

aleación

Espesor del material (mm)

Diámetro del electrodo (mm)

Amperaje Voltaje Velocidad de avance (m/min)

4 2.4 375 30 15 2.4 425 35 16 3.2 480 35 0.907 3.2 550 30 0.888 4.0 550 35 0.9010 4.0 600 35 0.9012 4.8 750 35 0.8016 4.8 800 36 0.5520 4.8 925 38 0.4525 6.0 925 36 0.4530 6.0 925 36 0.3535 6.0 1000 34 0.28

FUNDENTES PARA RECUBRIMIENTO DURO.

Fundente aglomerado INDURA H-45.

El fundente H-45, de condiciones químicas especiales, está

diseñado para relleno y recubrimiento de piezas expuestas a desgaste

por abrasión e impacto.

Su granulometría de 12 x 65 es menos densa que la de otros

fundentes, por lo cual se usa menor cantidad por metro de soldadura.

Usos. Se recomienda para usos con alambres sólidos con

diámetros de 0.9 a 4.8 mm., y puede ser usado tanto en soldaduras

de un pase como de pases múltiples.

Aplicaciones típicas. - Ruedas Tensoras

- Rodillos guías

- Cigüeñales

- Ejes y poleas

Características típicas del metal depositado. Pruebas de dureza

con metal de aporte entregan los siguientes resultados:

Clasificación INDURA Fundente/Alambre

F45/70S-6 F45/EL12 F45/EH14

Recién Soldado 38 Rc 35 Rc 45 Rc

Dureza Típica 45 Rc 38 Rc 80 Rc

Fundente Fundido INDURA – grado 80.

Este fundente está diseñado para mejorar las características

mecánicas de la unión soldada y debe ser usado con alto grado de

limpieza en el metal base (exento de escamas u óxido)

Usos. Este fundente debe preferirse para uniones de varias

pasadas, ya que su composición limita el contenido de silicio y

manganeso del metal depositado.

Aplicaciones típicas. - Relleno de Ruedas

- Unión de planchas biseladas.

Características típicas del metal depositado. Pruebas de tracción

con metal de aporte según normas AWS A5.17-80 dan los siguientes

resultados:

Clasificación AWS Fundente/Alambre

F6A4-EL12 F7A2-EH14

Resistencia a la Tracción60.250 lbs/pulg² 76.000 lbs/pulg²

Límite de Fluencia 43.750 lbs/pulg² 56.000 lbs/pulg²

Alargamiento en 2” 31% 29%

Reducción de área 58.6% 59.2%

Fundente Aglomerado INDURA H-400/H-800.

El fundente H-400 está diseñado para ser utilizado en uniones

de una o varias pasadas. Su granulometría estándar de 12 x 65 es

menos densa que la de otros fundentes, de manera que se funde

menos cantidad por metro de soldadura.

El fundente H-800 está diseñado para ser utilizado en uniones

de una o varias pasadas, lográndose altas velocidades.

Su formulación y granulometría homogénea le confieren

excelentes propiedades desoxidantes y fácil remoción de escoria.

Usos. El fundente INDURA H-400 se recomienda para soldaduras

de acero dulce y baja aleación, que requieran una resistencia a la

tracción mínima de 60.000 o 70.000 lbs/pulg², siempre que se haga la

selección adecuada del alambre.

Se recomienda también para soldaduras en lanchas de alto

contenido de carbono y azufre.

El fundente H-800 se recomienda para soldaduras de acero

dulce y baja aleación que requieran calidad radiográfica y resistencia

a la tracción de 60.000 o 70.000 lbs/pulg².

Aplicaciones típicas. - H-400: Construcción de vigas,

puentes. Carros de ferrocarril. Estanques

- H-800: Construcción de estanques.

Cañerías. Vigas. Balones de gas licuado.

Características típicas del metal depositado. Pruebas de tracción

con metal de aporte según normas AWS A5.17-80 dan los siguientes

resultados:

Clasificación AWS Fundente/Alambre

F6A4-EL12 F7A2-EH14

Resistencia a la Tracción69.000 lbs/pulg² 80.000 lbs/pulg²

Límite de Fluencia 54.500 lbs/pulg² 63.500 lbs/pulg²

Alargamiento en 2” 27% 22%

Reducción de área 59.4% 38.8%

Composición química.

F6A4-EL12 F7A2-EH14

Carbono 0.081% 0.064%

Manganeso 0.86% 1.70%

Silicio 0.42% 0.57%

Fósforo 0.014% 0.036%

Azufre 0.019% 0.024%

REQUISITOS BÁSICOS PARA SOLDADURAS SANAS.

I.- El requisito general que siempre hay que aplicar en cuaquier

proceso de soldadura es la Limpieza.

Es sabido que las materias orgánicas contaminadoras, las

escamas y la oxidación y/o la humedad pueden significar porosidades

en el metal depositado. Por esta razón, hay que procurar cumplir los

siguientes requisitos:

1.- Usar Alambre limpio, libre de óxido.

2.- Usar una rejilla para impedir que las partículas grandes de escoria,

u otros elementos extraños, ingresen y se mezclen con el fundente

nuevo.

3.- Siempre debe removerse la oxidación o las escamas excesivas de

la unión. Si es necesario precalentar la unión para eliminar la

humedad, grasa y/o aceite presente en la misma

II.- La soldadura por arco sumergido es un proceso que provoca

una penetración profunda. Para evitar la perforación de las planchas

que se están uniendo debe existir un Buen Diseño de la Unión.

Práctica común es emplear un respaldo y/o disminuir la separación de

la unión.

III.- función importante cumple la Cobertura del Fundente.

Una cobertura menor del fundente resulta en destellos, que

incomodan al operador y pueden causar porosidades. Caso contrario,

un empleo de fundente demasiado profundo produce un cordón

angosto y demasiado alto.

IV.- Selección del Fundente y Alambre, los alambres de

fundente INDURA pueden emplearse para una amplia variedad de

aplicaciones. Cada uno tiene sin embrago, ciertas características que

influyen sobre la calidad de la soldadura, o eliminan problemas

específicos.

V.- La Conexión a Tierra también influye en el desempeño de

la unión de soldadura. Una ubicación inapropiada de la conexión a

tierra puede causar o aumentar el soplo del arco, y causar

porosidades y una mala apariencia del cordón. Desafortunadamente,

no siempre resulta posible determinar a prior el efecto que tendrá la

ubicación de la conexión a tierra, lo que hace necesario en algunas

ocasiones realizar ensayos de prueba.

TABLA DE REGULACIÓN

SOLDADURA POR ARCO SUMERGIDO.

Espesor del material (mm)

Diámetro delelectrodopulg

mm.Amperaje Voltaje

Velocidad de avance

m/min

43/32

2.4375 30 1.00

53/32

2.4425 35 1.00

61/8

3.2480 35 0.90

71/8

3.2550 30 0.88

85/32

4.0550 35 0.90

105/32

4.0600 35 0.90

123/16

4.8750 35 0.80

163/16

4.8800 36 0.55

203/16

4.8925 38 0.45

251/4

6.4925 36 0.45

301/4

6.4925 36 0.35

35¼

6.41000 34 0.28

ANEXOS.

I.- Esquema para Soldadura de Arco Sumergido

Este proceso se usa para unir piezas gruesas de metal

Normalmente se utiliza en procesos automáticos o

semiautomáticos. Hay un alimentador de fundente y despues del

electrodo se encuentra un ducto por el que se succiona el fundente

que no se utilizó.

De esta forma se puede lograr soldaduras de alta eficiencia.

II.- Vista Final de una soldadura.